本發(fā)明公開了一種分離式多模融合三維斷層成像系統(tǒng)及其方法。所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)源發(fā)射模塊：其分別發(fā)射X射線和激發(fā)光光源對(duì)樣本進(jìn)行照射；數(shù)據(jù)采集模塊：其用于探測(cè)經(jīng)過樣本的X射線劑量，以及接受從樣本激發(fā)出的熒光信息；控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸模塊：其用于控制系統(tǒng)中各模塊的有序運(yùn)轉(zhuǎn)；數(shù)據(jù)處理模塊：其對(duì)采集到的樣本成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，三維重建出樣本的結(jié)構(gòu)信息和光源分布信息。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、無損的生物體內(nèi)激發(fā)熒光成像和X射線斷層成像的多模態(tài)影像獲取，能快速地得到成像樣品的生物信息，在物理位置上克服了模態(tài)間的相互影響，同時(shí)也能使成像樣品的不同模態(tài)數(shù)據(jù)在物理位置上得以良好的融合。